TRATAMIENTO DE AGUA DISEÑO 03
FLOCULADORES
Ing. Wilfredo MOLINA QUIZA
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Objetivos
El objetivo de la floculación es reunir
las partículas desestabilizadas para formar aglomeraciones de mayor peso y tamaño que sedimenten con mayor eficiencia. El objetivo del floculador es proporcionar a la masa de agua coagulada una agitación lenta aplicando velocidades decrecientes, para promover el crecimiento de los flóculos y su conservación, hasta que la suspensión de agua y flóculos salga de la unidad. La energía que produce la agitación del agua puede ser de origen hidráulico o mecánico. Los tipos de floculadores son; las unidades de pantallas de flujo horizontal y vertical, las de medios porosos, la de tipo Alabama y Cox, y los floculadores de mallas. 2
(browniana)
(gradiente de velocidad)
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Factores que influyen en la floculación
La naturaleza del agua. El tiempo de floculación. El número de compartimentos de la unidad. Las variaciones de caudal. La intensidad de agitación.
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Como afecta la calidad del agua en la floculación?
La turbidez, pH, alcalinidad y temperatura del agua. Velocidad de formación del floculo es proporcional a la concentración de partículas y depende del tamaño de las mismas. Es más fácil flocular aguas con elevada turbiedad y que presenten una amplia distribución de tamaños de partículas. La presencia de partículas grandes como las arenas finas puede inhibir el proceso de floculación.
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Influencia del tiempo de floculación
La
velocidad de aglomeración es proporcional al tiempo. Tiempo óptimo entre 40 y 20 minutos. Tiempos mayores o menores al óptimo se reduce la eficacia del proceso. Ensayos de jarras para determinar el tiempo óptimo de floculación para determinadas condiciones.
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Influencia del tiempo de floculación
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Numero de compartimientos
Se debe procurar que el
HRT teórico coincida con el HRT real. Un método eficaz es formando compartimientos en el tanque de floculación. Cuanto mayor sea el número de compartimentos, menores serán los cortocircuitos del agua. Los gradientes variables, de mayor a menor en dirección del flujo. Por razones del tipo económico no es recomendable construir mas de 6 compartimientos, una cantidad adecuada de 3. 13
Gradiente de velocidad
Cuanto mayor es el gradiente
de velocidad, más rápida es la velocidad de aglomeración de las partículas. A medida que los flóculos aumentan de tamaño, crecen también las fuerzas de cizallamiento hidrodinámico, inducidas por el gradiente de velocidad. G = 10 – 75 s-1 (Camp) G = 100 a 10 s-1 Los valores de gradiente descienden a través de los compartimientos de un floculador. Ejm. disponer 04 cámaras de floculación en serie, a las que se les aplican G de 90, 50, 30 y 20 s-1.
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Influencia del gradiente en la floculación
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Influencia del gradiente en la floculación
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Influencia del G y T en la floculación
Los valores de (n) y (K) varían en función de la calidad de cada agua.
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Parámetros generales de diseño
Los gradientes de velocidad (G) que optimizan el proceso normalmente varían entre 70 y 20 s-1. En todo caso, en el primer tramo de la unidad el gradiente no debe ser mayor que el que se está produciendo en la interconexión entre el mezclador y el floculador. Las unidades de mezcla deberán ubicarse lo más cerca posible de la entrada de la unidad de floculación; deben evitarse los canales de interconexión largos.
Defectos en la interconexión
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Parámetros generales de diseño
La estructura de interconexión entre la mezcla rápida y el floculador (canal, orificio, vertedero, etc.) no debe producir un (G) mayor de 100 s-1 ni menor que el del primer tramo del floculador. El (G) debe variar en forma uniformemente decreciente, desde que la masa de agua ingresa a la unidad hasta que sale. El tiempo de retención (TR) puede variar de 10 a 30 minutos, dependiendo del tipo de unidad y de la temperatura del agua. Temperaturas por encima de los 20 °C, el TR alrededor de 15 minutos. Temperaturas de 10 a 15 °C, TR iguales o superiores a 20 minutos. 23
Parámetros generales de diseño
Para que el TR real de la unidad coincida con el de diseño, ella debe tener el mayor número posible de compartimientos o divisiones. El TR y el G varían con la calidad del agua. Pueden operar indefinidamente sin riesgos de interrupción, debido a que solo dependen de la energía hidráulica. Por su bajo costo de construcción, operación y mantenimiento, se considera a los floculadores como una tecnología apropiada para países en desarrollo.
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FLOCULADORES HIDRÁULICOS
Unidades de flujo horizontal
Unidades de pantalla
Unidades de flujo vertical
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UNIDADES DE FLUJO HORIZONTAL Parámetros y recomendaciones de diseño
Recomendables
para
Q
menores de 50 lps. Se proyectará un mínimo de dos unidades, salvo que la planta tenga alternativa para filtración directa. Se pueden utilizar pantallas removibles de concreto prefabricadas, fibra de vidrio, madera, plástico, asbesto – cemento u otro material. La unidad puede tener una profundidad de 1 a 2 metros, dependiendo del material utilizado en las pantallas. 26
UNIDADES DE FLUJO HORIZONTAL Parámetros y recomendaciones de diseño
Los materiales que ofrecen mayor confiabilidad son la fibra de vidrio, el plástico, los tabiques de concreto prefabricados y la madera. Se pueden utilizar también pantallas de asbesto – cemento, siempre y cuando no se tengan aguas ácidas o agresivas.
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UNIDADES DE FLUJO HORIZONTAL Parámetros y recomendaciones de diseño
El coeficiente (K) de pérdida de carga en las vueltas varía entre 1.5 y 3.0. Se recomienda usar un coeficiente de 2 para este fin.
El espaciamiento entre el extremo de la pantalla y la pared del tanque es igual a 1.5 veces el espaciamiento entre pantallas.
Dependiendo del tamaño de la unidad, deberá considerarse un punto de desagüe por unidad o uno por cada tramo. 28
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UNIDADES DE FLUJO HORIZONTAL Recomendaciones para el proyecto
Considerar, en el fondo de la unidad, una pendiente igual a la pérdida de carga obtenida en el cálculo, de tal modo que la altura de agua permanezca constante y, por lo tanto, el G en todo el tramo también se mantenga así.
Al elegir el ancho de la unidad, debe tenerse en cuenta el ancho de la vuelta en el último tramo, de tal modo que las pantallas se crucen por lo menos en 1/3 de su longitud.
El sistema que se adopte para la sujeción de las pantallas es muy importante para el buen funcionamiento de la unidad. Defectos de diseño
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UNIDADES DE FLUJO HORIZONTAL Parámetros óptimos de floculación G y TR
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UNIDADES DE FLUJO VERTICAL
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UNIDADES DE FLUJO VERTICAL
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UNIDADES DE FLUJO VERTICAL
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UNIDADES DE FLUJO VERTICAL
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UNIDADES DE FLUJO VERTICAL Parámetros óptimos de floculación G y TR
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UNIDADES DE FLUJO VERTICAL Dimensionamiento y recomendaciones para el proyecto
Recomendaciones para el proyecto
Si se están proyectando dos unidades, será necesario colocar un partidor para
asegurar que cada unidad reciba la mitad del caudal. Si son más de dos, se proyectará un canal de distribución uniforme. Las pantallas deben tener un grosor adecuado de acuerdo con la profundidad de la unidad. Las pantallas deben estar sujetas a las paredes laterales mediante ranuras, perfiles, etc. Las ranuras para pasar las pantallas solo deben comprender el trecho en el que estas se colocarán. 45
